DE4118359A1 - Geraet zur extrauterinen ueberwachung fetaler herztaetigkeit, z. b. kardiotokograph - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur extrauterinen Überwachung fetaler Herztätigkeit, z. B. Kardiotokograph, mit einem Ultraschall- Transducer, mit einem Senderbaustein und einer Empfängerschaltung, die beide an den Transducer angeschlossen sind, mit einer Auswerteschal­ tung und mit einer Ausgabeeinheit, wobei der Senderbaustein periodisch elektrische Impulse einer vorgegebenen Frequenz an den Transducer abgibt, nach dem Impuls-Echoverfahren gearbeitet wird und durch Dopp­ lereffekt bedingte Frequenzverschiebungen mittels der Ausgabeeinheit dargestellt, z. B. hörbar gemacht werden.

Geräte dieser Art sind in der Gynäkologie und Geburtshilfe vielfältig im Einsatz. Es gibt sie einerseits als Handgeräte, bei denen sich der Transducer und die elektronischen Schaltungen in einem gemeinsamen Gehäuse befinden, andererseits in einer Form, bei der der separat ausgebildete Transducer an ein Monitorgerät angeschlossen wird, in dem sich Sender, Empfänger, Auswerteeinheit und Anzeigeeinheit befinden.

Bei dem vorbekannten Gerät der eingangs genannten Art (US-A-39 82 528) hat der Transducer mehrere Piezoschwinger, dargestellt ist jeweils ein Transducer mit vier einzelnen, runden Fiezoschwingern. Diese werden mit einer Frequenz von etwa 2 MHZ betrieben, Frequenzen von 1 bis 2 MHZ sind für Geräte der eingangs genannten Art üblich. Beim prakti­ schen Betrieb wird der Transducer periodisch mit einem elektrischen Signal aus diesem Frequenzbereich angesteuert, das typischerweise etwa 100 Schwingungen umfaßt. Der Transducer, der auch als Wandler oder Sonde bezeichnet wird, wandelt dieses Signal um in Ultraschallschwin­ gungen, die so gerichtet werden, daß sie das Herz eines Fötus treffen.

Reflektierte Ultraschall-Signale werden wieder vom Transducer aufge­ nommen und in elektrische Signale zurückverwandelt. Aufgrund von Doppler-Frequenzverschiebungen, bedingt durch Reflexionen an sich bewegenden Teilen des fetalen Herzens, sind im Echosignal auch Kompo­ nenten enthalten, die etwa im Bereich von 200 Hz bis 1 kHz gegenüber der Grundfrequenz verschoben sind. Diese Signale werden in bekannter Weise ausgewertet.

Diese Arbeitsweise ist zu unterscheiden von kontinuierlich abstrahlen­ den und empfangenden Geräten, bei denen im Transducer notwendigerweise mindestens ein Piezoschwinger für die Aussendung von Ultraschallwellen und mindestens ein empfangender Piezoschwinger vorgesehen ist. Derar­ tige Geräte, die nicht nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeiten, gehö­ ren nicht zum Umfang der vorliegenden Erfindung.

Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Geräten der eingangs ge­ nannten Art, verwiesen wird beispielsweise auf die zusammenfassenden Darstellungen in GB-Zeitschrift J. Biomed. Eng. 1990, Vol. 12, Mai, Seiten 267 bis 270 "Assessment of cardiotocographs", Carter et al. und DE-Zeitschrift "Geburtshilfe und Frauenheilkunde" Mai 1986, S. 261 bis 334, "Kardiotokographie-Gerätetest", J. Morgenstern et al., sind im Transducer vier und mehr einzelne, kreisrunde Piezoschwinger vorgese­ hen. Allgemein befindet sich ein kreisrunder Piezoschwinger in der Mitte des Transducers und sind zumindest drei, meistens fünf, teilwei­ se sieben baugleiche Piezoschwinger gleichverteilt auf einem Kreisbo­ gen um diese Mitte angeordnet. Die einzelnen Piezoschwinger haben einen Durchmesser von 10 bis 20 mm, typischerweise liegt der Durchmes­ ser bei 12 mm. Ihr Abstand voneinander ist größer als ihr Durchmesser. Es werden ausschließlich runde Piezoschwinger verwendet, obwohl grund­ sätzlich auch Piezoschwinger anderer Formgebungen eingesetzt werden könnten. Die Piezoschwinger sind elektrisch parallel geschaltet.

Das fetale Herz befindet sich ca. 50 bis 70 mm unterhalb der mütterli­ chen Bauchhaut, für den akustischen Weg ist noch eine Vorlaufstrecke, wie sie bei den vorbekannten Transducern im allgemeinen durch die Frontfläche eines dünnwandigen Gehäuses gebildet wird, hinzuzurechnen. Bei einem Piezoschwinger mit einem Durchmesser von 12 mm beträgt die Nahfeldlänge für Wasser (Schallgeschwindigkeit 1500 m/s) bei einer Schwingerfrequenz von 1 MHZ ca. 25 mm. Das fetale Herz befindet sich also deutlich außerhalb dieser Nahfeldlänge. Die Nahfeldlänge ist durch Interferenzen, also Auslöschungen und Verstärkungen, des ausge­ sandten sowie des empfangenen Ultraschalls gekennzeichnet. Diese In­ terferenzen rühren daher, daß jeder Punkt der aktiven Oberfläche des Piezoschwingers Wellen aussendet bzw. empfangen kann, was bei zwei im Abstand befindlichen Punkten der Oberfläche zwangsläufig zu Interfe­ renzen führt.

Es ist bis heute die absolut vorherrschende und nicht diskutierte Auffassung der Fachwelt, daß Transducer der hier in Rede stehenden Art nicht im Nahbereich betrieben werden können, daß sich also das fetale Herz eindeutig außerhalb des Nahfeldes des Transducers befinden muß. Aus diesem Grunde haben alle bis heute bekannten Transducer mehrere einzelne Piezoschwinger.

Bei der praktischen Durchführung der Überwachung der eingangs genann­ ten Art ist die Lage des Transducers zum fetalen Herzen nicht stabil. Durch Bewegungen der Mutter, beispielsweise Atmung oder Körperbewegun­ gen, aber auch durch Bewegungen des Fötus verändert sich die räumliche Zuordnung zwischen Transducer und fetalem Herz während der länger dauernden Überwachung, die sich typischerweise über mind. zwanzig Minuten hinzieht. Weiterhin wird aber schon beim Ansetzen der Trans­ ducer nicht immer optimal ausgerichtet und lokal fixiert. Durch mehre­ re, in relativ großem Abstand voneinander angeordnete und außerhalb des Nahfeldes betriebene Piezoschwinger erreicht man, daß unabhängig von diesen Bedingungen das fetale Herz sicher im Strahlbereich liegt. Bei im Nahfeld betriebenen Piezoschwingern besteht die große Gefahr, daß sich zu erfassende Teile des fetalen Herzens im Bereich von Aus­ löschungen befinden, so daß zu befürchten ist, praktisch kein auswert­ bares Signal zu erhalten. Da schon kleinere Bewegungen zwischen Tansducer und fetalem Herz Zustände schaffen können, bei denen einmal das fetale Herz in einem Auslöschungsbereich, später wieder in einem Bereich verstärkter Ultraschallaktivität liegt, wird eine sichere, zeitunabhängige Erfassung nur durch einen Transducer der beschriebenen Art als möglich erachtet. Bei einem Piezoschwinger (Wandler) mit einem Durchmesser von 24 mm beträgt die Nahfeldlänge unter den oben angegebe­ nen Umständen ca. 97 mm, ist also größer als der akustische Weg zwi­ schen Transducer und fetalem Herzen. Je größer der Piezoschwinger gewählt wird, umso größer wird auch die Nahfeldlänge. Ein einzelner Piezoschwinger mit einem Durchmesser von 24 mm hat aber eine Strah­ lungskeule, die zu schmal ist für den praktischen Einsatz der Überwa­ chung eines fetalen Herzens, der Durchmesser der aktiven Bereiche eines Transducers von Geräten der eingangs genannten Art liegt typi­ scherweise bei 60 mm. Nur mit Transducern die mindestens 30 mm breite Ultraschallemissionen haben, vorzugsweise aber noch größere Strah­ lungsquerschnitte aufweisen, ist eine für die Praxis geeignete Durch­ führung der Überwachung fetaler Herztätigkeit und zwar des ganzen Herzens und nicht nur Teile davon, möglich.

Bei dem Transducer der eingangs genannten Art liegen die einzelnen Piezoschwinger mit ihrer aktiven Fläche in derselben Ebene. Um dies zu erreichen, müssen teilweise aufwendige Maßnahmen ergriffen werden. Weiterhin sollten die physikalischen Eigenschaften der einzelnen Pie­ zoschwinger eines Transducers nicht zu weit voneinander abweichen. Dies soll trotz der unvermeidlichen Alterung der Piezoschwinger auf Dauer beibehalten sein.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Aufbau eines Trans­ ducers zu vereinfachen und zugleich die akustischen und elektrischen Qualitäten zu verbessern, indem eine sichere Erfassung eines möglichst großen Anteils, vorzugsweise des gesamten fetalen Herzens unabhängig vom Geschick beim Anlegen des Transducers und späteren Bewegungen von Mutter und/oder Kind erreicht wird, gleichzeitig das erhaltene, ange­ zeigte Ergebnis verbessert wird und trotz Alterung die Strahlungscha­ rakteristik beibehalten bleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Transducer einen und nur einen Piezoschwinger aufweist, der vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 30, vorzugsweise mindestens 50 mm, bei unrunder Form eine entsprechend große aktive Fläche aufweist.

Bei Mehrlingen wird vorzugsweise mit mehreren Transducern entsprechend kleinerer Fläche gearbeitet, damit sich die Felder nicht überlappen. Bei Zwillingen beispielsweise haben sich zwei Transducer, beispiels­ weise jeweils mit einem Piezoschwinger von 30 mm Durchmesser, bewährt.

In Abweichung von der grundsätzlich bisher befolgten Regel, mehrere, in größerem Abstand voneinander angeordnete, kleinere Piezoschwinger im Transducer anzuordnen, schlägt die Erfindung also vor, einen einzi­ gen Piezoschwinger vorzusehen, dessen aktive Fläche zumindest der Summe der Flächen der bisher vorgesehen, mehreren Piezoschwinger ent­ spricht. Es hat sich völlig überraschend herausgestellt, daß mit einem derartigen Einschwinger-Transducer im praktischen Betrieb weniger Probleme als befürchtet mit Auslöschungen oder Verstärkungen auftre­ ten, obwohl der Piezoschwinger im Nahfeldbereich arbeitet. Bei Labor­ versuchen lassen sich am erfindungsgemäßen Schwinger auch tatsächlich Minima und Maxima, bedingt durch Interferenzen, in einem Abstand nach­ weisen, der beim praktischen Einsatz der Lage des fetalen Herzens ent­ spricht. Es lassen sich also typische Nahfelder, wie sie aus den Lehr­ büchern bekannt sind, messen. Beim praktischen Einsatz des erfindungs­ gemäßen Transducers zeigt sich jedoch, daß bedingt durch die niemals homogene Strecke zwischen Bauchhaut und fetalem Herzen die Interferen­ zen in der Praxis nicht erheblich sind. Zudem sind die sich bewegenden Teile des fetalen Herzens so ausreichend groß, daß auch hier wiederum eine Mittlung auftritt. Insgesamt ergibt sich mit dem erfindungsge­ mäßen Transducer beim praktischen Einsatz nicht die Gefahr, daß das fetale Herz nicht ausreichend erfaßt wird.

Gegenüber dem aus mehreren, in größerem Abstand angeordneten Piezo­ schwingern aufgebauten Transducer von Geräten der eingangs genannten Art hat der erfindungsgemäße Transducer den entscheidenden Vorteil, daß sein Strahlungsfeld nicht zusammengesetzt ist aus den Strahlungs­ feldern mehrerer, einzelner Piezoschwinger. Es hat sich im praktischen Einsatz gezeigt, daß die Einzelfelder mehrerer Piezoschwinger in dem Abstand vom Transducer, in dem sich das fetale Herz befindet, nicht ein weitgehend gleichmäßiges Feld ausbilden, sondern das zwischen den Strahlungskeulen der einzelnen Piezoschwinger Bereiche auftreten, in denen die Erfassung eines fetalen Herzens nicht so gut gelingt wie im Hauptstrahl eines einzelnen der mehreren Piezoschwinger. Zudem sind die Strahlungsfelder der einzelnen Schwinger nicht immer gleich. Ins­ gesamt hat das Gerät nach dem Patentanspruch 1 somit den Vorteil, daß unter Beibehaltung einer großen aktiven Schallfläche die Erfassung der fetalen Herzbewegung verbessert ist. Bei praktischen Versuchen hat es sich herausgestellt, daß die von einem Einschwinger-Transducer erhal­ tenen akustischen Signale durchwegs als besser beurteilt werden als die Signale von Transducern nach dem Stand der Technik.

Konstruktiv hat ein Einschwinger-Transducer erhebliche Vorteile gegen­ über dem Transducer nach dem Stand der Technik: Der mechanische Aufbau ist vereinfacht, Vorlaufkörper und auch an der rückwärtigen, abstrah­ lenden Flächen möglicherweise anzuordnende Körper, insbesondere Dämpfungskörper, lassen sich besser und günstiger anordnen. Unter­ schiede in den einzelnen Piezoschwingern eines Mehrschwinger- Transducers haben keinen Einfluß mehr auf das Meßergebnis.

Inhomogenitäten, wie sie im Nahfeldbereich eines Einschwinger- Transducers auftreten, kann man einzeln oder in beliebiger Kombination auch durch folgende Maßnahmen unterdrücken bzw. vermeiden: A) Es wird ein Vorlaufkörper einer Dicke verwendet, bei dem zumindest ein Teil, vorzugsweise das gesamte Nahfeld in den Bereich des Vorlaufkörpers fällt. B) Die Anregung des Piezoschwingers erfolgt durch möglichst kurzzeitige Impulse. Bei kurzzeitigen Impulsen tritt eine Interferenz bei größerem Gangunterschied nicht mehr auf, weil die Impulse nicht mehr gleichzeitig am Beobachtungsort ankommen. Darüberhinaus löschen sich kurze Impulse auch bei einer halben Wellenlänge Gangunterschied nicht mehr vollständig aus. C) Es wird als Piezoschwinger ein soge­ nannter Gauß-Schwinger eingesetzt. Hierzu wird im einzelnen auf das DE-Buch J. und H. Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 4. Aufl., verwiesen. D) Es wird als Vorlaufkörper ein Diffusor verwen­ det, der Vorlaufkörper ist also inhomogen aufgebaut.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Vorlaufkörper aus einer Leiterplatine, wie sie für gedruckte Schaltungen verwendet wird, her­ zustellen. Dadurch wird auch eine günstige Ankopplung vom Material des Piezoschwingers an Haut bzw. Gewebe und Wasser erzielt.

Besonders vorteilhaft ist es, den aus einer Leiterplatine gefertigten Vorlaufkörper zugleich zur elektrischen Kontaktierung bereits auf dem Piezoschwinger aufgebrachter Elektroden oder gar als Elektrode für den Piezoschwinger selbst einzusetzen, indem der Vorlaufkörper auf seiner dem Piezoschwinger zugewandten und mit ihr verbundenen, frei abstrah­ lenden Hauptfläche eine Kupferschicht aufweist, an die eine elektri­ sche Zuleitung angeschlossen ist. Akustisch macht sich diese Kupfer­ schicht praktisch nicht bemerkbar, da sie nur sehr dünn ist, bei­ spielsweise eine Dicke von 20 oder 10 Mikrometer hat. Durch die Ver­ bindung zwischen Vorlaufkörper und Piezoschwinger wird eine mechanisch stabile Anordnung erzielt. Selbst bei einem Bruch des Piezoschwingers bleiben dessen Teile noch in elektrischem Kontakt mit der Kupfer­ schicht des Vorlaufkörpers, so daß eine Funktion des Piezoschwingers noch sichergestellt ist. Anstelle einer kupferkaschierten Leiterpla­ tine können auch mit anderen, geeigneten Metallen beschichtete Plati­ nen, beispielsweise Ag-beschichtete Keramiksubstrate verwendet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird auch die rückwärtige Haupt­ fläche des Piezoschwingers mit einem Zuschnitt aus einer kupferka­ schierten Leiterplatte überdeckt. Vorzugsweise ist der Zuschnitt mit dem Piezoschwinger verbunden, in einer Alternative ist er jedoch nicht verbunden. Dieser Zuschnitt hat eine Kupferschicht an der dem Piezo­ schwinger zugewandten Fläche und/oder eine Kupferschicht an der dem Piezoschwinger abgewandten Fläche. Letztere Kupferschicht kann auf dasselbe Potential wie die oben beschriebene Kupferschicht des Vor­ laufkörpers gelegt werden, beide Leiterplatten können über einen um­ laufenden, Vorlaufkörper und Zuschnitt verbindenden, metallischen Mantel miteinander verbunden werden, so daß ein Faradaykäfig ausgebil­ det wird, in dem sich der Piezoschwinger befindet. Auf diese Weise werden Störungen, beispielsweise Einkopplungen von Streustrahlung, vermieden.

In einer besonders bevorzugten Arbeitsweise wird die Intensität des ausgesandten Ultraschallimpulses in Abhängigkeit vom Abstand des empfangenen Ultraschallsignals über dem Rauschen so gewählt, daß stets nur ein ausreichendes Signal-/Rauschspannungs-Verhältnis vorliegt. Die Intensität des ausgesandten Ultraschalls wird also so weit verringert, daß noch ein ausreichendes Empfangsecho vorliegt. Dadurch wird die Belastung der durchstrahlten Gewebe so gering wie möglich gehalten. Diese Arbeitsweise ist durch den erfindungsgemäßen Transducer möglich, weil er - im Unterschied zu den vorbekannten Mehrschwingertransducer nach dem Stand der Technik - eine präzisere und besser steuerbare Änderung der Intensität zuläßt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übri­ gen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht ein­ schränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Montagebild eines Transducers mit einem Piezoschwinger, einem Vorlaufkörper, einem Mantel und einem Zuschnitt,

Fig. 2 ein Schnittbild durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in zusammenge­ setztem Zustand und mit angeschlossener elektrischen Zuleitung,

Fig. 3 ein Schnittbild durch einen Piezoschwinger und einen Vorlauf­ körper, und

Fig. 4 ein Schnittbild entsprechend Fig. 3 durch einen Transducer mit einem rückwärtigen Dämpfungskörper.

Der Transducer nach dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) ist geschichtet aufgebaut (sandwich-Bauweise). Ein zylindrischer Piezo­ schwinger 20 mit 60 mm Durchmesser und 2,0 mm Materialstärke hat eine in Abstrahlungsrichtung 22 liegende Hauptfläche 24 und eine rückwärti­ ge Hauptfläche 26. Beide Hauptflächen 24, 26 sind selbst nicht mit Elektroden versehen. Der vorderseitigen Hauptfläche 24 ist ein Vor­ laufkörper 28 zugeordnet, er ist aus einer Leiterplatine hergestellt, ist ebenfalls scheibenförmig, er hat eine Dicke von 2,5 mm und einen Durchmesser von 66 mm. Er besteht im wesentlichen aus Epoxidharz, in das 30 Volumenprozent Glasfaser eingebettet sind. Die Glasfaser liegt dabei in Form einer gewebten Matte vor, wie sie auch für Tapeten ein­ gesetzt wird. Der Vorlaufkörper 28 hat auf seiner dem Piezoschwinger 20 zugewandten Hauptfläche eine Kupferschicht 30, die sich über die gesamte Oberfläche erstreckt. Die in Abstrahlungsrichtung 22 liegende, zweite Hauptfläche des Vorlaufkörpers 28 ist dagegen frei.

Der rückwärtigen Hauptfläche 26 ist ein ebenfalls scheibenförmiger Zuschnitt 32 zugeordnet, der ebenfalls aus einer Leiterplatine er­ stellt ist. Ihre Dicke beträgt 1 mm, der Zuschnitt hat einen Durchmes­ ser von 62 mm. Er hat auf seinen beiden ebenen Flächen eine Kupfer­ schicht, wobei sich die Schicht 34 an seiner außenliegenden Hauptflä­ che über die gesamte Scheibenfläche erstreckt, während die Kupfer­ schicht 36, die dem Piezoschwinger 20 zugewandt ist, sich nicht bis zum Rand erstreckt, sondern denselben Durchmesser wie der Piezoschwin­ ger 20 hat. Im Zuschnitt 32 ist ein Loch 38 vorgesehen, durch das, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, eine Anschlußleitung 40 hindurchgeführt ist. In einer Alternative erfolgt die Kontaktierung seitlich, so daß der Zuschnitt selber nicht durchbrochen ist.

Schließlich ist ein zylindrischer Mantel 42 aus Kupfer vorgesehen, der aus einer dünnen Folie erstellt ist und einen Innendurchmesser auf­ weist, der dem Außendurchmesser des Zuschnitts 32 angepaßt ist.

Im zusammengebauten Zustand, wie ihn Fig. 2 zeigt, liegen die be­ schriebenen Teile gleichachsig. Die frontseitige Hauptfläche 24 des Piezoschwingers 20 befindet sich in engem Kontakt mit der Kupfer­ schicht 30 des Vorlaufkörpers 28. Die Verbindung wird durch eine mög­ lichst dünn ausgeführte Schicht eines Klebers, beispielsweise Epoxid­ harz, bewirkt. Die rückwärtige Hauptfläche 26 des Piezoschwingers 20 ist in gleicher Weise mit dem Zuschnitt 32 verbunden, auch hier befin­ det sich zwischen rückwärtiger Hauptfläche 26 und der Kupferschicht 36 eine möglichst dünn ausgebildete Schicht eines Epoxidharzes oder eines anderen, geeigneten Klebers.

Ist diese Schichtstruktur hergestellt, wird einerseits die Anschluß­ leitung 40 und andererseits der Mantel 42 angelötet. Der Mantel 42 ist so hoch, daß er etwas gegenüber der Cu-Schicht 34 nach oben vorsteht, wodurch sich eine Innenkehle bildet, die ringsum oder auch nur örtlich mit Lötzinn gefüllt wird. Auf die Kupferschicht 30 des Vorlaufkörpers 28 stößt der Mantel 42 auf, er wird außenseitig festgelötet, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Kupferschicht 30, der Mantel 42 und die Kupferschicht 34 bilden nun einen Faradaykäfig.

Für den Anschluß wird eine abgeschirmte Leitung verwendet, die An­ schlußleitung 40 wird dabei von einem Schirm 44 aus flexiblem Metall­ geflecht oder mit gewickeltem Metallband umgeben. Dieser Schirm 44 ist, wie Fig. 2 zeigt, mit der Kupferschicht 34 verbunden, wodurch der elektrische Anschluß des Piezoschwingers 20 erzielt ist. Der Schirm 44 ist mit der Elektronik 46 bis 52 verbunden, die ist in Fig. 2 jedoch nicht dargestellt, da ansich bekannt.

Oberhalb des gezeigten Transducers in Fig. 2 befinden sich noch ein Senderbaustein 46 und eine Empfängerschaltung 48, beide sind mit der Anschlußleitung 40 verbunden. Der Empfängerschaltung 48 ist eine Aus­ werteschaltung 50 und dieser wiederum eine Ausgabeeinheit 52 nachge­ schaltet.

Überall dort, wo Lötungen beschrieben wurden, kann auch anderweitig leitend verbunden werden, beispielsweise durch Leitkleber. Der Zu­ schnitt aus einer Leiterplatine kann auch durch einen Zuschnitt aus Metall, beispielsweise Kupfer, ersetzt werden, wenn er im Abstand von dem Piezoschwinger 20 angeordnet ist.

In Fig. 2 ist schließlich ein Gehäuse gezeigt, in dem der Transducer untergebracht ist. Er ist von unten in das Gehäuse eingesetzt, wobei das Gehäuse eine Stufe ausbildet, in die der überstehende Rand des Vorlaufkörpers 28 bündig paßt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hat der Piezoschwinger 20 eigene Elektroden 54, 56, die in bekannter Weise auf seine ebenen Flächen 24, 26 aufgebracht sind. Die Anschlußleitung 40 ist an die Elektrode 56 angeschlossen. Der Elektrode 54, die in Abstrahlrichtung 22 vorn liegt, ist wiederum ein Vorlaufkörper 28 zugeordnet, er ist mit dem Piezoschwinger 20 fest verbunden. Er besteht ebenfalls aus Epoxidharz und ist zylindrisch, hat jedoch eine deutlich größere Materialstärke als der Vorlaufkörper des ersten Ausführungsbeispiels. Die Material­ stärke wird so gewählt, daß mindestens ein Drittel der Nahfeldlänge in den Bereich des Vorlaufkörpers fällt. Der Vorlaufkörper hat eine Viel­ zahl von übereinander angeordneten Matten aus Glasfasern, die in der Fig. 3 durch Punktierung angedeutet sind. Sie bewirken eine Inhomoge­ nität und stellen damit einen Diffusor für die Ultraschallwellen dar. In bekannter Weise ist die Elektrode 54 kontaktiert, sie ist elek­ trisch mit dem Schirm 44 der Anschlußleitung verbunden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schließlich zeigt eine Schicht­ struktur aus einem mittigen Piezoschwinger 20 in Scheibenform, einem rückwärtigen Dämpfungskörper 60 und einem frontseitigen Vorlaufkörper 28. Beide Körper 28, 60 sind mit dem Piezoschwinger 20 verklebt. Der Dämpfungskörper 60 besteht aus einem Gießharz, in das zur Erhöhung der Absorption feingranulierte Stoffe eingebettet sind. Der Vorlaufkörper 28 ist wie im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 aus einer einseitig kupferkaschierten Leiterplatte gefertigt.

In einer Alternative ist der Vorlaufkörper 28 nicht durchbohrt, wie dargestellt, sondern ohne jegliche Bohrung ausgeführt, die Kontaktie­ rung der Elektrode 56 erfolgt seitlich, ebenso wie die Kontaktierung der Elektrode 54.

Der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene, schichtförmige Aufbau eines Transducers aus zwei Leiterplatinen, in dem sich ein Piezo­ schwinger befindet, ist grundsätzlich für den Aufbau eines Transducers geeignet, also auch über die beschriebene Anwendung im Bereich der Überwachung vetaler Herztätigkeit hinaus. Es wird vorbehalten, einen separaten Schutz für diesen Aufbau, unabhängig von seiner konkreten Anwendung, zu beanspruchen.

Das erfindungsgemäße Gerät kann einerseits so arbeiten, daß Ultra­ schallimpulse mit mehreren Schwingungen, beispielsweise 100 Schwingun­ gen, abgestrahlt werden, es wird dann die Dopplerverschiebung an den bewegten Bereichen des Herzens erfaßt. Andererseits können aber auch ganz kurzzeitige Impulse, die jeweils nur eine Schwingung bzw. eine halbe Schwingung umfassen, in kurzer Folge hintereinander abgestrahlt werden. In diesem Fall wird die Bewegung des Herzens ähnlich wie durch Lichtblitze (Stroboskopeffekt) abgetastet. Durch Laufzeitunterschiede können die bewegten Teile des Herzens erkannt werden. Auch hier liegt im Sprachgebrauch der vorliegenden Anmeldung ein Dopplereffekt vor.

Claims (10)

1. Gerät zur extrauterinen Überwachung fetaler Herztätigkeit, z. B. Kardiotokograph, mit einem Ultraschall-Transducer, mit einem Sen­ derbaustein (46) und einer Empfängerschaltung (48), die beide an den Transducer angeschlossen sind, mit einer Auswerteschaltung (50) und mit einer Ausgabeeinheit (52), wobei der Senderbaustein (46) periodisch elektrische Impulse einer vorgegebenen Frequenz an den Transducer abgibt, nach dem Impuls-Echoverfahren gearbeitet wird und durch Dopplereffekt bedingte Frequenzverschiebungen mittels der Ausgabeeinheit (52) dargestellt, z. B. hörbar gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Transducer einen und nur einen Piezoschwinger (20) aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem ein Vorlaufkörper (28) mit dem Pie­ zoschwinger (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufkörper (28) einen Glasfaseranteil von mindestens 10 Volumen­ prozent, vorzugsweise mindestens 30% und ein Reaktionsharz, insbe­ sondere Epoxidharz, als Bindemittel aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufkör­ per (28) aus einer Leiterplatine, wie sie für gedruckte Schaltungen verwendet wird, gefertigt ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufkör­ per (28) auf seiner dem Piezoschwinger (20) zugewandten und mit ihr verbundenen Hauptfläche (24) eine Kupferschicht (30) aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ laufkörper (28) quer zur Richtung des Hauptstrahls (22) des Piezo­ schwingers (20) allseitig gegenüber dem Piezoschwinger (20) über­ steht, insbesondere 4 bis 8 mm übersteht.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die rückwärtige Fläche (26) des Piezoschwingers (20) mit einem Zuschnitt (32) aus einer kupferkaschierten Leiterplatte überdeckt und fest verbunden ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschnitt (32) an seiner außenliegenden Hauptfläche eine Kupferschicht (34) aufweist und daß diese durch einen umlaufenden, den Vorlaufkörper (28) und den Zuschnitt (32) verbindenden Mantel (42) aus elektrisch leitendem Material, der sich radial im Abstand vom Piezoschwinger (20) befindet, mit der Kupferschicht (30) des Vorlaufkörpers (28) unter Bildung eines Faradaykäfigs verbunden ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferschicht (30) des Vorlaufkörpers (28) und/oder eine Kupferschicht (36) des Zuschnittes (32) die Elektroden des Piezo­ schwingers (20) bilden und mit diesem über einen möglichst dünnen Klebefilm dauerhaft verbunden sind.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoschwinger (20) kreisrund ist und einen Durchmesser von mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50 mm aufweist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige, abstrahlende Fläche (26) des Piezokristalls (20) akustisch an einen Dämpfungskörper (60) angekoppelt ist.